基于SBFEM的混凝土細(xì)觀均勻化和粘性斷裂模擬.pdf

1、混凝土是一種非均質(zhì)多相復(fù)合材料，由砂漿、骨料和空隙組成，其整體力學(xué)特性和損傷斷裂行為由其組分在微、細(xì)觀尺度下的隨機(jī)分布、材料特性和界面性能決定。微、細(xì)觀實(shí)驗(yàn)研究較為困難，數(shù)值模擬因而成為混凝土細(xì)觀力學(xué)研究的重要方法。
　　比例邊界有限元方法(SBFEM)是近些年新興的一種綜合了有限元(FEM)和邊界元方法(BEM)的優(yōu)點(diǎn)的半解析計(jì)算方法，它將求解域劃分為若干子域，和邊界元一樣，僅對(duì)子域的邊界進(jìn)行離散，模擬維度降低一維，使得自由度大

2、大減少;而和FEM一樣，不需要邊界元的基本解;其子域內(nèi)位移和應(yīng)力的半解析性質(zhì)，又保證了結(jié)果的高精度。
　　本文針對(duì)混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何特性，提出了兩個(gè)基于隨機(jī)骨料模型和SBFEM的數(shù)值模擬算法。首先建立混凝土二維隨機(jī)骨料模型，然后將砂漿進(jìn)行Delaunay三角網(wǎng)格化，并采用Thiessen方法生成全SBFEM多邊形網(wǎng)格，將此方法應(yīng)用于細(xì)觀均勻化分析。和FEM相比，在計(jì)算平均應(yīng)力時(shí)，由于多邊形數(shù)量少，且徑向采用解析積分，這樣既提高了